甘蓝型油菜主花序长度和茎高相关基因的定位分析

甘蓝型油菜主花序长度和茎高相关基因的定位分析甘蓝型油菜(BrassicanapusL.)的主花序长度和茎高是株型和产量的重要性状。本研究利用重组自交系群体60KBrassicaIlluminaSNP芯片数据构建的高密度连锁图对主花序长度和茎高进行QTL定位，利用重测序材料构成的自然群体进行全基因组关联分析,再结合主花序长度和茎高极端材料的转录组测序(RNA-seq)结果，筛选出控制主花序长度和茎高性状的候选基因，最后对这些基因进行了表达量的验证。主要结果如下:1、重组自交系群体和自然群体各性状的表型变异重组自交系群体和自然群体各株型性状和产量性状(含主花序长度和茎高)在不同年份中均存在广泛的表型变异，且表型数据符合连续性正态分布，符合数量性状的遗传特点。2、不同年份重组自交系群体和自然群体各性状的相关、通径分析在2016、2017重庆两年环境的自然群体和重组自交系群体中，主花序长度和茎高与株高均呈极显著正相关，主花序长度、茎高与其他株型性状和产量性状也都具有显著相关性。主花序长度和茎高两性状在不同年份、不同群体中均呈极显著或者不显著负相关，表明两性状之间可能存在相互制约的关系。在不同群体、不同年份中对两群体内甘蓝型油菜各株型性状与产量性状进行通径分析，其结果表明:在不同年份、不同群体中，主花序长度和茎高对经济产量直接作用均有不同程度的差异，表明这两个株型性状对经济产量的直接贡献受环境影响较大。3、重组自交系群体主花序长度和茎高的QTL定位利用构建的遗传图谱，采用复合区间作图法在2016、2017两年中对主花序长度和茎高共检测到15个QTL位点，单个标记的解释表型变异在8.88%~19.61%之间。其中主花序长度检测到4个QTL位点，均位于C01染色体上,单个标记的解释表型变异在13.05%~17.99%之间;茎高检测到11个QTL位点，分别位于A04、A06、A08、C01和C04染色体上，单个标记的解释表型变异在8.88%~19.61%之间。4、 自然群体主花序长度和茎高的全基因组关联分析自然群体的主花序长度和茎高性状在naive模型、Q模型、PCA模型、K模型、Q+K模型和PCA+K模型六种模型的最佳模型共检测到14个显著位点(P<1/385691或P<0.05/385691)。其中，主花序长度共检测到9个显著SNP位点，分别分布于A02、A05、A07、A08、C02和C06染色体上,这些位点解释表型变异率的范围为6.84%~25.99%;茎高共检测到5个显著SNP位点，分别位于A08、A10、C02和C06染色体上，这些位点解释表型变异率的范围为6.86%~15.90%。5、 极端表现型的转录组分析在甘蓝型油菜主花序长度和茎高极端材料的茎尖中检测到5788个显著差异表达基因，其中“SWU71”针对于“中油821”在茎尖中有2846个显著上调表达基因，2942个显著下调基因。6、候选基因筛选根据QTL定位检测到的显著性位点LD置信区间内与转录组差异基因比对，同时GWAS分析得到的SNP位点周围的基因与转录组差异基因比对，得到一批差异表达基因,再根据其拟南芥同源基因的功能，最后筛选得到与主花序长度和茎高性状相关的候选基因各4个。其中,4个与甘蓝型油菜主花序长度相关的拟南芥同源候选基因，为PHR2、CP12-1、ARF1A1C和PRPL11，它们主要参与到叶绿体的功能建成、光合作用过程和细胞分裂生长等过程，从而影响主花序最终形成的长度;与甘蓝型油菜茎高相关的拟南芥同源候选基因为KRP3、J11、HYD1和ALL1，它们主要参与到顶端分生组织的生理活动、光合作用过程、细胞分裂以及生长素和细胞分裂素等的合成和信号转导。7、候选基因的表达分析qRT-PCR(quantitativereal-timePCR)分析表明，主花序长度的4个候选基因BnaA05gMIL-01、BnaA05gMIL-02、BnaA05gMIL-03和BnaA08gMIL-04在长主花序材料中的表达量均高于短主花序材料。茎高的4个候选基因中的BnaA08gSH-01、BnaA08gSH-02和BnaC01gSH-04这3个候选基因在长茎高材料中